Wie berechnet man den Gate-Widerstand von MOSFETs?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einIch verwende die Gleichung Qg = ig * t, um den Gate-Widerstand zu berechnen, der die Eingangskapazität des MOSFETs (Ciss) auflädt. Der MOSFET, den ich verwende, ist der IRFP4368PBF . Wenn ich also die Gleichung Q = CV verwende, kann ich die Ladung finden, in diesem Fall (19860 pF * 15 V = 297,9 nC). Durch Umordnen von (Qg = ig * t) zu (ig = Qg / t) ergibt sich (297,9nC / t) . Meine Frage ist, wie finde ich t, ​​ist es auf dem Datenblatt der MOSFETs? oder wo sonst? denn wenn ich t kenne, kann ich den Strom berechnen, der in das Gate des MOSFET fließt, wodurch ich den Gate-Widerstand berechnen kann.

Vielleicht möchten Sie sich den Parameter "Total Gate Charge" ansehen.
Ich habe es auf 297nC berechnet
Ich verstehe deine Frage nicht wirklich. Im Allgemeinen möchten Sie die Ladezeit so kurz wie möglich halten. Dafür ist kein Gate-Widerstand erforderlich ...
Wenn ich etwas vermisse, denke ich, würde ein Schaltplan helfen.
@ user2233709 Nun, wie Sie bemerkt haben, verhält sich das Gate wie ein Kondensator. Jetzt ist hier der verrückte Teil, Drähte haben Induktivität, wenn Sie nirgendwo einen Widerstand verwenden, haben Sie ein Gate, das jedes Mal wie verrückt schwingt, wenn Sie es ein- und ausschalten. Stellen Sie sich eine H-Brücke vor, bei der die Gates sehr schnell oszillieren, Sie die Transistoren mit dem Klingeln im Wesentlichen über VDD und GND kurzschließen und einen sehr lauten Ausgang erzeugen. es sei denn, Sie verwenden einen Widerstand und dämpfen das Klingeln.
@HarrySvensson Punkt genommen. Aber ist es wirklich ein praktisches Problem? Die Transistoren, die das Gate ansteuern, sind nicht perfekt. Ich hätte gedacht, dass ihre Impedanz hoch genug ist, um das Klingeln zu verhindern ...
@ user2233709 Der interne Gate-Widerstand beträgt 0,8 Ω, Sie können entscheiden, welcher in Ordnung ist.
Ich habe ein Diagramm hinzugefügt, ich möchte nur wissen, wie das t in dieser Gleichung Q = ig * t gefunden wird, da Q aus dem Datenblatt stichhaltig sein kann und wenn ich t finde, kann der Strom berechnet werden, daher können auch Widerstände berechnet werden
Ein NEUN Amp-Gate-Treiber-IC lädt, wenn er richtig in eine niederinduktive Leiterplatte (Buchsen für beste Geschwindigkeit und geringes Oszillationsrisiko vermeiden) mit niederinduktiver Umgehung von VDD in der Nähe gelötet wird, diese Gate-Kapazität von 0,02 UF auf (Q = C V I = C * dV/dT) oder I/(C dV) = 1/dT oder dT = dV*C/I; also 15 V * 0,02 uF / 9 Ampere = 0,3 uS / 9 oder schließlich dT = 0,033 uS = 33 Nanosekunden. Wenn Sie ein LOW INDUCTANCE LAYOUT und 1-mm-Drähte zum FET-Gate und zur FET-Source verwenden. Beachten Sie, dass die größte Herausforderung der Maschinenbau, die Leiterplatte und die Verkabelung sind.
vielleicht Ic = Cgs dV/dt + Vgs dC/dt, wobei letzteres während des Einschaltens dominant ist
@HarrySvensson Danke für die nette kleine Demo-Schaltung. Wenn ich einen IC mit begrenztem Ausgangsstrom (+50 mA/-15 mA) oder einen Mosfet-Treiber wie einen 4422 verwende, ist dies immer noch erforderlich? Ich habe Niederfrequenz-Spannungswandler (1-5 kHz) gebaut, aber ich werde einen ~ 1-MHz-Wandler mit einer viel kleineren Induktivität ausprobieren, und ich stelle mir vor, dass ich mir möglicherweise Gedanken über Gate-Widerstände machen muss.
@KH Wenn der Ausgangsstrom des IC auf +50 mA/-15 mA begrenzt ist, bedeutet dies, dass er eine ziemlich hohe Ausgangsimpedanz hat. Ich würde schätzen, dass er weit darüber liegt, ein übermäßig gedämpftes System zu erzeugen. Mit anderen Worten, Sie brauchen keinen Widerstand, weil er so schwach ist und keine scharfen Kanten erzeugen kann => Klingeln. Der Ausgang des 4422 soll jedoch stark sein und mehrere Ampere pushen. Auf diesem würde ich mindestens 1Ω bis 5Ω platzieren, um sicherzustellen, dass ich weiß, dass kein übermäßiges Klingeln auftritt. Und dass Sie die VDD-Versorgung freundlicher behandeln. Aber es hängt davon ab, was Sie fahren, Signale, einen Motor, einen Laser usw
@HarrySvensson Sehr verbunden! Im Moment werde ich nur damit experimentieren, eine konstante Spannungsversorgung bei ~ 1 MHz herzustellen, um meine hausgemachten Induktoren zu testen, und sobald ich das habe, werde ich damit experimentieren, variable ~ 2-kHz-PWM-Lasten davon zu treiben, um zu sehen, was es kann Tun.

Antworten (2)

Es gibt oft Verwirrung beim Lesen von Diagrammen. Einige zeigen Vgs und ID vs Q in Datenblättern und vs t in Lehrbüchern. Währenddessen ist der Rd-Volumenwiderstand der Diode unbekannt, wenn die ansteigende Spannung die 1K umgeht.

Für mich wäre es sinnvoller, die Diodenumkehrung sowohl für das Datenblatt zu verwenden, um die Q- als auch die t-Diagramme für einen ansteigenden Eingang anzupassen. Auch die meisten Bridges verwenden sie so. Sie möchten, dass die Einschaltzeit langsamer als die Ausschaltzeit ist, um die Totzeit zu erzeugen und eine Querleitung für einen Zeitraum wie 1 us zu vermeiden, abhängig von der Last L/RdsOn. Andernfalls kommt es zu Dauerleitung in der Drossel und Querleitungsfehler in den Gegentakt-FETs.

Beachten Sie, dass C zwischen Vgs(th) und bis zum 2- bis 3-fachen dieses Schwellenwerts schnell ansteigt, wobei RdsOn den niedrigen Nennwert erreicht, aber nicht ganz.

Daher schlage ich vor, dass Sie die Diode im Fwd-Modus verwenden, um sie mit ihrem Massenwiderstand basierend auf der Nennleistung der Diode Rs [Ω] ~ 1/2P [Ω] (Ballpark +/-50%) und dem zur Bestimmung ausgewählten Rg auszuschalten Ihre Totzeit in der Größenordnung von 3 ~ 5x Rs der Diode. Sie können ein kleines R in Reihe mit der Diode hinzufügen, um die Ballpark-Toleranzen für konsistentere Produktionsergebnisse zu reduzieren.

Dies soll Ihnen keine vollständige Antwort geben, sondern eher zum Nachdenken anregen. 1us in Abhängigkeit von L kann stark variieren. Es ist typischerweise die Differenz zwischen dem schlimmsten Fall Tdt=Einschaltzeit {Ein-Aus}.

Es ist nicht einfach Q = ICH G ∗ T da es auch von betroffen ist ICH D = C G D ∗ D v G D ∗ D T

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe das Diagramm so bearbeitet, dass es über R1 aufgeladen und über R1 und R2 entladen wird. Mein Lehrer sagte, verwenden Sie die Gleichung (Qg = iG * t), um die Widerstandswerte zu berechnen, und sagte nur, setzen Sie 1us für t. Ich verstehe nicht warum 1us und ist das nur eine Annahme
Welchen Teil von meiner Antwort verstehst du nicht?

Ich möchte dies nicht zu einer Ein-Link-Antwort machen, also schreibe ich eine kurze Zusammenfassung, aber Sie sollten diese Appnote wirklich lesen .

Wenn ich die Gleichung Q=CV verwende, kann ich die Ladung finden

Nicht wirklich. Die MOSFET-Kapazität variiert mit Vgs und Vds. Außerdem ist ein großer Teil der Gate-Ladung auf den Miller-Effekt durch Cgd zurückzuführen:

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Zuerst ist der FET AUS und Vds ist normalerweise gleich der Versorgungsspannung Vcc. Dann steigt die Gate-Spannung an, wenn der Strom Cgs auflädt. Sobald die Schwellenspannung erreicht ist, beginnt der FET zu leiten und Vds sinkt. Dies bewirkt, dass die Spannung über Cgd variiert, und ein Kondensator mit variierender Spannung über ihm impliziert einen Strom. Somit muss der Treiber die gesamte Ladung injizieren, die erforderlich ist, um die Spannung über Cgd auf ihren endgültigen Wert zu bringen. Sobald der FET vollständig eingeschaltet ist, ist Vds ziemlich klein, und dann wird der Gate-Strom erneut verwendet, um Vgs hochzufahren und RdsON zu reduzieren.

Während des Schaltens variiert Cgd stark in Abhängigkeit von Vds, sodass Sie Q = CV nicht verwenden können, was einen konstanten Kondensator impliziert. Sie müssen stattdessen Datenblattwerte verwenden oder mit genauen Modellen simulieren.

Die gesamte Gate-Ladung hängt von der endgültigen Vgs ab, aber auch von der anfänglichen Vds (= Versorgungsspannung). Ihre Berechnung ignoriert Cgd, also unterschätzen Sie Qg.

Nun Ihre ursprüngliche Frage zum Wert des Gate-Widerstands. Es ist ein bisschen kompliziert. Ein höherer Widerstandswert verlangsamt das Einschalten, aber die Berechnung, wie viel Zeit zum Aufladen des Gates auf Qg benötigt wird, ist immer eine große Annäherung, da das MOSFET-Gate kein Kondensator mit konstantem Wert ist und der MOSFET-Treiber normalerweise eine Spannung ausgibt Die Verwendung eines Widerstands mit festem Wert führt zu Beginn des Einschaltens zu einem hohen Strom, aber wenn die Gate-Spannung ansteigt, wird der Strom niedriger ... wie in einer RC-Schaltung.

Der Zweck des Gate-Widerstands besteht darin, MOSFET-Oszillationen zu verhindern, das Schalten zu verlangsamen, wenn Sie EMI-Probleme vermeiden möchten, solche Sachen. Wenn Sie eine niedrige Frequenz verwenden, ist das Verlangsamen des Schaltens eine hervorragende Möglichkeit, EMI zu reduzieren. Einige Schaltungen verwenden unterschiedliche Widerstände zum Ein- und Ausschalten, mit Dioden oder einem Treiber mit zwei Ausgängen; Auf diese Weise können die Schaltzeiten angepasst werden, um Querleitungen zu vermeiden, wenn zwei FETs im Synchronmodus verwendet werden.

Der Wert des Widerstands hängt also von seiner beabsichtigten Verwendung ab ... was Sie nicht sagen.

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